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摘 要：对偏远岛礁拥有大量丰富的珊瑚礁砂资源进行研究，利用仁创现有技术，采用独特的覆膜技术，制备出独特的具有防渗、透气功能的珊瑚砂透气防渗砂，透气性指数大于1.28，防水高度为1.68m，86MPa破碎率2.84%。该项技术使珊瑚砂得到资源化利用，为珊瑚砂岛礁绿化种植技术提供支撑。
关键词：珊瑚礁砂；覆膜；透气防渗砂；透气性；阻水高度；资源化利用
三沙属热带海洋性气候，高温、高湿、高盐、高日照、多台风、缺土地、缺淡水、缺土壤的“四高、一多、三缺”恶劣环境条件，给绿化种植带来了极大困难。针对三沙这些无土无水、高温高盐，易受台风侵袭、海水侵蚀的边远岛礁，在其上新建植被在国内外均无相关研究报道及实践范例，新建植被需要通过系统的研究及探索相关的配套技术。很多岛礁上有裸岩和风化的碎石，很难将其作为绿化的基托，如果在上面铺上土壤，又由于雨季冲刷，铺垫的新土壤会很快流失。由于岛礁远离陆地，运输全靠船舶，因此岛礁普遍缺乏绿化需要的土源、苗源、肥源。而作物生长过程既需要充足的水分又需要根系土壤透气呼吸，基于此近年随着高分子工业的发展，高分子类的保水剂发展迅速，但多存在保水不透气特点，且并不环保，仁创以沙漠中风积沙为骨料开发的透气防渗系列产品即具有防水特性，又能够使植物根部呼吸，使得作物成活率高达90%以上，在盐碱地、沙漠缺水等地区开展了大面积应用，效果显著，且节水节肥效果显著，基于此，仁创利用现有技术制备了珊瑚砂透气防渗砂，用于岛礁绿化种植。
实验材料与制备方法
实验材料与仪器
岛礁珊瑚砂、仁创自制树脂粘结剂、添加剂、自制测试阻水高度设备（见图1）、STZ-A型直读式透气性测定仪（邯郸市华宇仪器仪表有限公司），CMT4204微机控制电子万能试验机（深圳市新三思公司）。
珊瑚砂透气防渗砂的制备方法
珊瑚砂透气防渗砂的制备有下面四个步骤：
（1）细磨筛分。将珊瑚砂细磨，过0.30mm筛，筛分出小于0.30mm的珊瑚砂作为实验材料所需。
（2）球磨。使用球磨机将筛分出来的珊瑚砂球磨，将圆球度提高到0.6左右。
（3）微孔堵塞。珊瑚砂细骨料具有细度模数小、轻质、多孔与吸水率高等特点；其主要岩相为方解石，主要化学成分为碳酸钙；其表面粗糙，布满孔隙，具有多层状结构与笼状结构[1]，将珊瑚砂细骨料中加入添加剂，先进行初次的微孔堵塞与覆膜。
（4）覆膜。借鉴仁创微颗粒全包覆技术，研究珊瑚砂单颗粒覆膜技术，以珊瑚砂细骨料为载体，复合胶粘材料为覆膜剂，将珊瑚砂进行第二次全包覆覆膜技术，避免了珊瑚砂细骨料吸水率大和吸湿性强的问题；在覆膜剂内选择性加入功能性添加剂，提高珊瑚砂包覆颗粒的耐水、耐盐雾、耐高温性能；通过选择和引入反应型偶联剂，在珊瑚砂表面发生化学反应，增强覆膜剂的包覆性能（见图2）。
测试方法与结果
阻水高度试验步骤与结果
（1）将圆柱形容器内壁清理干净，无残留污物粘于内壁。
（2）取一定量的原砂倒入圆柱形容器中，振实5～6次，使振实后原砂厚度为5cm。
（3）取125g的待测砂样倒入圆柱形容器中，振实5～次，使振实后待测砂样厚度为5cm。
（4）取一定量的原砂倒入圆柱形容器中，振实5～6次，使振实后原砂厚度为5cm。
（5）往圆柱形容器内注水，以待测砂样的顶层作为液面标准线，液面每上升15cm，停止加水，并观察1h容器底部是否有水滴出。
（6）重复（5）步骤，直至容器底部有水滴滴出，记录液面高度h。
（7）从每一批次待测产品中取5个平行样测试，取平均值作为结果。
珊瑚砂透气防渗砂阻水高度为1.68m，结果如表1所示。
透气性指数试验步骤、计算方法及结果
（1）将125g透气防渗砂装在内径5cm，高度为5cm，厚度为1mm的有机玻璃圆柱形容器內，容器下部加装防漏纱布，使透气防渗砂充满容器，作为一个待测样块。
（2）将制好的样块放入测试用的塑料模具中，用打气筒充满气，使试样筒内密封橡皮圈充气，使试样周围密封；
（3）充气完成后将其放在测试仪右方测试口上；
（4）将左侧手柄拉前，而后将左边把手的圆筒提起，使其零刻度线与盛水铁筒上端齐平，同时将左侧手柄推回原位；
（5）将三通阀柄置于“工作”档，开始计时；
（6）读出微压表的指示值p，并记录圆筒回到原位所需的时间t。
透气性指数按下式计算：
k=1000·V·H/A·P·t………………………………………（1）
式中：k为透气性指数；t为圆筒从开始计时到回到原位的时间（s）；V为通过试样的空气体积2000mL；H为试样的厚度，单位为（cm）；A为试样的横截面积，单位为（cm2）；P为微压表读数（Pa）。
每次测定需要制作5个试样，分别测定计算透气性，取平均值为最终结果。
珊瑚砂透气防渗砂透气性为1.24，结果如表2所示。
破碎率实验
珊瑚砂透气防渗砂破碎率实验方法参照支撑剂破碎率[2]。珊瑚砂透气防渗砂在86MPa下的破损率为2.84%，测试结果如表3所示。
结束语
文章研究制得的珊瑚砂透气防渗砂的阻水高度为1.68m，透气性为1.24，具有优良的防渗透气性能，完全满足岛礁绿化种植的需要。保水的同时岛礁的盐碱成分不会通过毛细现象渗透，最大限度的节约水资源，且珊瑚砂透气防渗砂砂在防渗的同时具有呼吸功能，增加水体溶解氧，有利于植被生长，有效解决岛礁种植、设施绿化或农业等问题，为岛礁珊瑚砂利用及边远岛礁生产生活保障提供，对固定岛礁沙土、维持岛礁生态平衡、增加岛礁生物多样性，改善岛礁生态环境起到了一定作用。通过实验，珊瑚砂透气防渗砂破碎率为2.84%，破碎率低，性能稳定，有效地提高了透气性能和防渗性能；
参考文献：
[1]紫民，刘旷怡，刘松，等.珊瑚礁砂细骨料基本性能研究[J].建材世界，2015，36（5）：11-14.
[2]水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法[S].2014.SY/T5108-2014.
作者简介：秦升益（1961-），男，安徽岳西人，硕士，教授级高级工程师，研究方向：砂产业研究。
关键词：珊瑚礁砂；覆膜；透气防渗砂；透气性；阻水高度；资源化利用
三沙属热带海洋性气候，高温、高湿、高盐、高日照、多台风、缺土地、缺淡水、缺土壤的“四高、一多、三缺”恶劣环境条件，给绿化种植带来了极大困难。针对三沙这些无土无水、高温高盐，易受台风侵袭、海水侵蚀的边远岛礁，在其上新建植被在国内外均无相关研究报道及实践范例，新建植被需要通过系统的研究及探索相关的配套技术。很多岛礁上有裸岩和风化的碎石，很难将其作为绿化的基托，如果在上面铺上土壤，又由于雨季冲刷，铺垫的新土壤会很快流失。由于岛礁远离陆地，运输全靠船舶，因此岛礁普遍缺乏绿化需要的土源、苗源、肥源。而作物生长过程既需要充足的水分又需要根系土壤透气呼吸，基于此近年随着高分子工业的发展，高分子类的保水剂发展迅速，但多存在保水不透气特点，且并不环保，仁创以沙漠中风积沙为骨料开发的透气防渗系列产品即具有防水特性，又能够使植物根部呼吸，使得作物成活率高达90%以上，在盐碱地、沙漠缺水等地区开展了大面积应用，效果显著，且节水节肥效果显著，基于此，仁创利用现有技术制备了珊瑚砂透气防渗砂，用于岛礁绿化种植。
实验材料与制备方法
实验材料与仪器
岛礁珊瑚砂、仁创自制树脂粘结剂、添加剂、自制测试阻水高度设备（见图1）、STZ-A型直读式透气性测定仪（邯郸市华宇仪器仪表有限公司），CMT4204微机控制电子万能试验机（深圳市新三思公司）。
珊瑚砂透气防渗砂的制备方法
珊瑚砂透气防渗砂的制备有下面四个步骤：
（1）细磨筛分。将珊瑚砂细磨，过0.30mm筛，筛分出小于0.30mm的珊瑚砂作为实验材料所需。
（2）球磨。使用球磨机将筛分出来的珊瑚砂球磨，将圆球度提高到0.6左右。
（3）微孔堵塞。珊瑚砂细骨料具有细度模数小、轻质、多孔与吸水率高等特点；其主要岩相为方解石，主要化学成分为碳酸钙；其表面粗糙，布满孔隙，具有多层状结构与笼状结构[1]，将珊瑚砂细骨料中加入添加剂，先进行初次的微孔堵塞与覆膜。
（4）覆膜。借鉴仁创微颗粒全包覆技术，研究珊瑚砂单颗粒覆膜技术，以珊瑚砂细骨料为载体，复合胶粘材料为覆膜剂，将珊瑚砂进行第二次全包覆覆膜技术，避免了珊瑚砂细骨料吸水率大和吸湿性强的问题；在覆膜剂内选择性加入功能性添加剂，提高珊瑚砂包覆颗粒的耐水、耐盐雾、耐高温性能；通过选择和引入反应型偶联剂，在珊瑚砂表面发生化学反应，增强覆膜剂的包覆性能（见图2）。
测试方法与结果
阻水高度试验步骤与结果
（1）将圆柱形容器内壁清理干净，无残留污物粘于内壁。
（2）取一定量的原砂倒入圆柱形容器中，振实5～6次，使振实后原砂厚度为5cm。
（3）取125g的待测砂样倒入圆柱形容器中，振实5～次，使振实后待测砂样厚度为5cm。
（4）取一定量的原砂倒入圆柱形容器中，振实5～6次，使振实后原砂厚度为5cm。
（5）往圆柱形容器内注水，以待测砂样的顶层作为液面标准线，液面每上升15cm，停止加水，并观察1h容器底部是否有水滴出。
（6）重复（5）步骤，直至容器底部有水滴滴出，记录液面高度h。
（7）从每一批次待测产品中取5个平行样测试，取平均值作为结果。
珊瑚砂透气防渗砂阻水高度为1.68m，结果如表1所示。
透气性指数试验步骤、计算方法及结果
（1）将125g透气防渗砂装在内径5cm，高度为5cm，厚度为1mm的有机玻璃圆柱形容器內，容器下部加装防漏纱布，使透气防渗砂充满容器，作为一个待测样块。
（2）将制好的样块放入测试用的塑料模具中，用打气筒充满气，使试样筒内密封橡皮圈充气，使试样周围密封；
（3）充气完成后将其放在测试仪右方测试口上；
（4）将左侧手柄拉前，而后将左边把手的圆筒提起，使其零刻度线与盛水铁筒上端齐平，同时将左侧手柄推回原位；
（5）将三通阀柄置于“工作”档，开始计时；
（6）读出微压表的指示值p，并记录圆筒回到原位所需的时间t。
透气性指数按下式计算：
k=1000·V·H/A·P·t………………………………………（1）
式中：k为透气性指数；t为圆筒从开始计时到回到原位的时间（s）；V为通过试样的空气体积2000mL；H为试样的厚度，单位为（cm）；A为试样的横截面积，单位为（cm2）；P为微压表读数（Pa）。
每次测定需要制作5个试样，分别测定计算透气性，取平均值为最终结果。
珊瑚砂透气防渗砂透气性为1.24，结果如表2所示。
破碎率实验
珊瑚砂透气防渗砂破碎率实验方法参照支撑剂破碎率[2]。珊瑚砂透气防渗砂在86MPa下的破损率为2.84%，测试结果如表3所示。
结束语
文章研究制得的珊瑚砂透气防渗砂的阻水高度为1.68m，透气性为1.24，具有优良的防渗透气性能，完全满足岛礁绿化种植的需要。保水的同时岛礁的盐碱成分不会通过毛细现象渗透，最大限度的节约水资源，且珊瑚砂透气防渗砂砂在防渗的同时具有呼吸功能，增加水体溶解氧，有利于植被生长，有效解决岛礁种植、设施绿化或农业等问题，为岛礁珊瑚砂利用及边远岛礁生产生活保障提供，对固定岛礁沙土、维持岛礁生态平衡、增加岛礁生物多样性，改善岛礁生态环境起到了一定作用。通过实验，珊瑚砂透气防渗砂破碎率为2.84%，破碎率低，性能稳定，有效地提高了透气性能和防渗性能；
参考文献：
[1]紫民，刘旷怡，刘松，等.珊瑚礁砂细骨料基本性能研究[J].建材世界，2015，36（5）：11-14.
[2]水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法[S].2014.SY/T5108-2014.
作者简介：秦升益（1961-），男，安徽岳西人，硕士，教授级高级工程师，研究方向：砂产业研究。